» mladen kolarek - srce

4
70 List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu BeSpilotne letjelice za potrebe fotogrametrije > 1. Uvod Bespilotne letjelice (eng. Unmanned Aerial Vehicles – UAV) su po svojoj defini- ciji sve letjelice koje imaju mogućnost obi- tavanja u zraku bez posade te mogućnost da se njima upravlja (Bendea i dr. 2007). Razvoj bespilotnih letjelica može se za- hvaliti vojnoj upotrebi gdje su već dugi niz godina vrlo koristan izvor informacija o neprijatelju, njegovim kretanjima i terenu na kojem se nalazi. Od Drugog svjetskog rata do danas svakodnevno su u upotrebi u različitim dijelovima svijeta i na različi- tim zadacima. Glavna podjela bespilotnih letjelica ovisi o njihovoj radnoj visini leta i dijele se na dvije osnovne grupe: 1. Letjelice koje obitavaju na visini od 3.000 m i više, u mogućnosti su na dulje vrijeme prikupljati podatke uz minimalnu potrebnu energiju za održavanje leta. 2. Letjelice kojima je maksimalna re- lativna visina leta do 300 m (mikro i mini kategorija bespilotnih letjelica). Detaljna podjela dana je u tablici 1. Počeci upotrebe bespilotnih letjelica za civilnu upotrebu sežu u 1979. godinu kada je tvrtka Hegi iz Przybille (Slika 1) izvela prvi eksperimentalni let za fotogra- metrijske svrhe. Letjelica je bila oblika avi- ona, duga 3 m, s rasponom krila od 2,6 m i nosivosti 3 kg. Mjerilo snimanja tog leta bilo je 1:1000, uz brzinu zatvarača blende od 1/1000 s. Let za fotogrametrijsko sni- manje nije uspio zbog prevelikih vibracija uzrokovanih rotorom motora koje su bile glavni uzrok mutnih (razlivenih) snimaka. Godine 1980. izveden je let s prvim helikopterom posebno dizajniranim za fotogrametrijske potrebe. Radilo se o mo- delu Schlueter Bell 22 koji je mogao sa SAŽETAK. Pojam bespilotnih letjelica uvijek podsjeća na vojnu upotrebu kod tajnih zadataka prikupljanja informacija o neprijatelju. No, osim vojne upotrebe, bespilotne letjelice mogu itekako biti korisne i za civilne svrhe. U slučajevima kriznih situacija mogu brzo reagirati i trenutno prikupiti podatke te tako pravodobno pomoći prilikom donošenja ključnih odluka. Također, pomažu u nadzoru industrijskih objekata i njegovih kritičnih mjesta. Osim prikupljanja informacija o stanju na terenu, u posljednje vrijeme sve je veća potreba za mjernim podatkom do kojeg se može doći putem upotrebe bespilotnih letjelica i metoda daljinskih istraživanja. U ovom radu opisana je povijest razvoja bespilotnih letjelica za ci- vilnu upotrebu, njihovi zahtjevi za fotogrametrijsko snimanje, trenutna tehnološka razina te razvoj u budućnosti. KLJUČNE RIJEČI: bespilotne letjelice, fotogrametrija, daljinska istraživanja Mladen Kolarek, ing. geod., GEOMODELING d.o.o., Ilica 191F, 10000 Zagreb, e-mail: [email protected] Naziv kategorije (eng.) Akronim Težina letjelice [kg] Doseg leta letjelice [km] Max. visina leta [m] Autonomija leta [sati] Micro Micro < 5 < 10 250 1 Mini Mini 25 – 150 < 10 150 – 300 < 2 Close Range CR 25 – 150 10 – 30 3000 2 – 4 Short Range SR 50 – 250 30 – 70 3000 3 – 6 Medium Range MR do 1250 70 – 200 5000 6 – 10 Medium Range Endurance MRE do 1250 > 500 8000 10 – 18 Low Altitude Deep Penetration LADP do 350 > 250 50 – 9000 0,5 – 1 Low Altitude Long Endurance LALE < 30 > 500 3000 > 24 Medium Altitude Long Endurance MALE do 1500 > 500 14000 24 – 48 Tablica 1. Kategorizacija bespilotnih letjelica po standardu UAVS – International (URL-1) sobom ponijeti maksimalno 3 kg dodatne opreme (eng. payload). Na helikopter je instaliran poseban sustav za ublažavanje utjecaja vibracija te kamera srednjeg for- mata, kao što je u to vrijeme bila Rolleiflex SLX ili Hasselblad MK20. Za izvođenje samog leta bile su potrebne dvije osobe, pilot i navigator. Pilot je imao zadaću po- lijetanja, obavljanje leta i slijetanja, a navi- gator je brinuo o visini leta i pozicijama za ekspoziciju koje su bile kontrolirane radio- vezom (Eisenbeiss 2008). U to doba bes- pilotne letjelice imale su najviše problema s odr- žavanjem projek- tirane visine leta (mjerila snimanja), navigacije letjelice da slijedi projekti- rane nizove, a zbog malene nosivosti dodatne opreme Slika 1. UAV tvrtke Hegi, Przybilla 1979. (Eisenbeiss 2004) samo par modela kamera moglo je biti in- stalirano na njih. Razvoj bespilotnih letje- lica tog doba za fotogrametrijske svrhe bio je vrlo ograničen. > 2. Bespilotne letjelice za civilne potrebe Iako je razvoj bespilotnih letjelica za civilne svrhe započeo idejom o fotogra- metrijskom snimanju, zbog tadašnje ne- mogućnosti ispunjenja konstrukcijskih zahtjeva i nedovoljno razvijenom tehno- » Mladen Kolarek Kolarek M. (2010): Bespilotne letjelice za potrebe fotogrametrije Ekscentar, br. 12, str. 70-73 ZNANOST I STRUKA

Upload: others

Post on 30-May-2022

11 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: » Mladen Kolarek - Srce

70

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

BeSpilotne letjelice za potrebe fotogrametrije

> 1. UvodBespilotne letjelice (eng. Unmanned

Aerial Vehicles – UAV) su po svojoj defini-ciji sve letjelice koje imaju mogućnost obi-tavanja u zraku bez posade te mogućnost da se njima upravlja (Bendea i dr. 2007). Razvoj bespilotnih letjelica može se za-hvaliti vojnoj upotrebi gdje su već dugi niz godina vrlo koristan izvor informacija o neprijatelju, njegovim kretanjima i terenu na kojem se nalazi. Od Drugog svjetskog rata do danas svakodnevno su u upotrebi u različitim dijelovima svijeta i na različi-tim zadacima.

Glavna podjela bespilotnih letjelica ovisi o njihovoj radnoj visini leta i dijele se na dvije osnovne grupe:

1. Letjelice koje obitavaju na visini od 3.000 m i više, u mogućnosti su na dulje vrijeme prikupljati podatke uz minimalnu potrebnu energiju za održavanje leta.

2. Letjelice kojima je maksimalna re-lativna visina leta do 300 m (mikro i mini kategorija bespilotnih letjelica).

Detaljna podjela dana je u tablici 1.Počeci upotrebe bespilotnih letjelica

za civilnu upotrebu sežu u 1979. godinu kada je tvrtka Hegi iz Przybille (Slika 1) izvela prvi eksperimentalni let za fotogra-metrijske svrhe. Letjelica je bila oblika avi-ona, duga 3 m, s rasponom krila od 2,6 m i nosivosti 3 kg. Mjerilo snimanja tog leta bilo je 1:1000, uz brzinu zatvarača blende od 1/1000 s. Let za fotogrametrijsko sni-manje nije uspio zbog prevelikih vibracija uzrokovanih rotorom motora koje su bile glavni uzrok mutnih (razlivenih) snimaka.

Godine 1980. izveden je let s prvim helikopterom posebno dizajniranim za fotogrametrijske potrebe. Radilo se o mo-delu Schlueter Bell 22 koji je mogao sa

SAŽETAK. Pojam bespilotnih letjelica uvijek podsjeća na vojnu upotrebu kod tajnih zadataka prikupljanja informacija o neprijatelju. No, osim vojne upotrebe, bespilotne letjelice mogu itekako biti korisne i za civilne svrhe. U slučajevima kriznih situacija mogu brzo reagirati i trenutno prikupiti podatke te tako pravodobno pomoći prilikom donošenja ključnih odluka. Također, pomažu u nadzoru industrijskih objekata i njegovih kritičnih mjesta. Osim prikupljanja informacija o stanju na terenu, u posljednje vrijeme sve je veća potreba za mjernim podatkom do kojeg se može doći putem upotrebe bespilotnih letjelica i metoda daljinskih istraživanja. U ovom radu opisana je povijest razvoja bespilotnih letjelica za ci-vilnu upotrebu, njihovi zahtjevi za fotogrametrijsko snimanje, trenutna tehnološka razina te razvoj u budućnosti.

KLJUČNE RIJEČI: bespilotne letjelice, fotogrametrija, daljinska istraživanja

Mladen Kolarek, ing. geod., GEOMODELING d.o.o., Ilica 191F, 10000 Zagreb, e-mail: [email protected]

Naziv kategorije (eng.)

Akronim Težina letjelice [kg]

Doseg leta letjelice [km]

Max. visina leta [m]

Autonomija leta [sati]

Micro Micro < 5 < 10 250 1

Mini Mini 25 – 150 < 10 150 – 300 < 2

Close Range CR 25 – 150 10 – 30 3000 2 – 4

Short Range SR 50 – 250 30 – 70 3000 3 – 6

Medium Range MR do 1250 70 – 200 5000 6 – 10

Medium Range Endurance MRE do 1250 > 500 8000 10 – 18

Low Altitude Deep Penetration LADP do 350 > 250 50 – 9000 0,5 – 1

Low Altitude Long Endurance LALE < 30 > 500 3000 > 24

Medium Altitude Long Endurance MALE do 1500 > 500 14000 24 – 48

Tablica 1. Kategorizacija bespilotnih letjelica po standardu UAVS – International (URL-1)

sobom ponijeti maksimalno 3 kg dodatne opreme (eng. payload). Na helikopter je instaliran poseban sustav za ublažavanje utjecaja vibracija te kamera srednjeg for-mata, kao što je u to vrijeme bila Rolleiflex SLX ili Hasselblad MK20. Za izvođenje samog leta bile su potrebne dvije osobe, pilot i navigator. Pilot je imao zadaću po-lijetanja, obavljanje leta i slijetanja, a navi-gator je brinuo o visini leta i pozicijama za ekspoziciju koje su bile kontrolirane radio-vezom (Eisenbeiss 2008).

U to doba bes-pilotne letjelice imale su najviše problema s odr-žavanjem projek-tirane visine leta (mjerila snimanja), navigacije letjelice da slijedi projekti-rane nizove, a zbog malene nosivosti dodatne opreme Slika 1. UAV tvrtke Hegi, Przybilla 1979. (Eisenbeiss 2004)

samo par modela kamera moglo je biti in-stalirano na njih. Razvoj bespilotnih letje-lica tog doba za fotogrametrijske svrhe bio je vrlo ograničen.

> 2. Bespilotne letjelice za civilne potrebe

Iako je razvoj bespilotnih letjelica za civilne svrhe započeo idejom o fotogra-metrijskom snimanju, zbog tadašnje ne-mogućnosti ispunjenja konstrukcijskih zahtjeva i nedovoljno razvijenom tehno-

» Mladen Kolarek

Kolarek M. (2010): Bespilotne letjelice za potrebe fotogrametrijeEkscentar, br. 12, str. 70-73ZNANOST I STRUKA

Page 2: » Mladen Kolarek - Srce

71

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

bracija i ostalih vanjskih utjecaja tijekom leta.

Jedan od najvećih izazova kod navi-gacije bespilotnih letjelica je omogućiti navođenja letjelice do točne pozicije, u položajnom i visinskom smislu, koja je projektirana kao pozicija nadira, odno-sno prostorna pozicija, gdje će snimak biti registriran (eng. waypoint navigation). Uz samu poziciju, potrebno je navesti le-tjelicu na točan smjer leta, odnosno azi-mut pružanja niza snimanja zadržavajući ostala dva kuta nagiba letjelice (eng. pitch and roll) što bliže horizontalnom položa-ju. Rješavanju tog izazova pristupilo se na dva načina. Prvi je manualno upravljanje letjelicom uz registraciju svih potrebnih podataka o trenutnom stanju letjelice koji su vidljivi navigatoru i pilotu koji upravlja-ju letjelicom. Pilot na osnovi uputa navi-gatora usmjerava letjelicu na projektirani smjer i registrira snimak na točno defini-ranoj poziciji.

Drugi način je samostalno upravljanje letjelice koja na osnovi svih podataka o trenutnom stanju letjelice i projektiranom planu leta sama korigira svoj let i registrira snimak na postignutoj poziciji. Oba načina upravljanja letjelicom imaju svoje predno-sti i mane.

Samostalno upravljanje letjelicom do-prinosi:

• većoj stabilnosti letjelice,• točnijoj poziciji registracije snimaka,• operatoru omogućuje trenutnu,

kontrolu kvalitete pregledom kutova nagi-ba, pozicije i pokrivanja terena snimkom

• štedi na vremenu snimanja.Nedostaci samostalnog upravljanja le-

tjelicom su:• nemogućnost uočavanja i izbjega-

vanja raznih prepreka prilikom izvođenja leta (ptice, vodovi dalekovoda, visoki objekti i antene, visoka vegetacija i dr.),

• ograničenje udaljenosti zemaljske upravljačke stanice od same letjelice (zbog prijenosa velike količine podataka telemetrije, slika 5),

• zakonodavna ograničenja pojedi-nih država koja onemogućuju dobivanje

Slika 3. Nadzor industrijskog objekta (URL-5) Slika 4. Fotogrametrijsko snimanje arheološkog nalazišta (URL-5)

Slika 2. Izbor geodetske metode izmjere (Böhler i Heinz 1999)

logijom navigacije, taj put se nije mogao nastaviti. Zbog toga se razvoj letjelica i opreme usmjerio na nadzor i prikupljanje trenutnih informacija, gdje mjerni aspekt snimke ili video zapisa nije bio bitan. U današnje vrijeme, letjelice se vrlo često koriste u slučajevima kriznih situacija kao što su: nadzor širenja požara ili poplave, otkrivanje unesrećenih, nadzor prometa, nadzor državnih granica i dr., odnosno kada je potrebna trenutna informacija o stanju na terenu kako bi se pravodobno moglo upravljati situacijom. Također, sve je veća upotreba bespilotnih letjelica za inspekciju nepristupačnih dijelova indu-strijskih objekata kao što su: brane, dale-kovodi, visoki dimnjaci, cjevovodi, mosto-vi i dr.

U zadacima vezanim za inspekciju industrijskih objekata vrlo je važno dobiti pravodobnu informaciju o stanju objekata na njegovim kritičnim mjestima te ukoliko je uočena nepravilnost, izmjeriti nastalu deformaciju. Sve veća potreba za mjernim podatkom uvjetovala je razvoj bespilotnih letjelica prema svojoj prvotnoj ideji – foto-grametrijskom snimanju.

Pogledom na graf izbora geodetske metode izmjere (Slika 2), upotreba bes-pilotnih letjelica za prikupljanje podataka fotogrametrijskim metodama, smjestila bi se između terestričke metode, aerofo-togrametrije i laserskog skeniranja, odno-sno kada je potrebno prikupiti veliki broj informacija o objektu na relativno malom području (od par stotina metara do kilo-metra).

Po tome bi današnja namjena bespi-lotnih letjelica bila vrlo korisna na manjim područjima kao što su: snimanje industrij-skih objekata (Slika 3), snimanje arheološ-kih nalazišta (Slika 4), izdvojenih dijelova prometnica te za posebnu namjenu kada je objekt snimanja nepristupačan kao što je to slučaj kod vrlo strmih stijena ili de-

taljnog snimanja većih objekata kulturne baštine (Gruen 2008).

Drugim riječima, kada je ne isplati-vo obaviti klasično aerofotogrametrijsko snimanje, zbog male površine objekta snimanja te u slučajevima kada je vrlo ne-praktično izrađivati različite skele ili dru-ge instalacije koje će omogućiti siguran pristup samom objektu, primijeniti će se bespilotne letjelice.

Ovdje je bitno spomenuti i vremen-sku dimenziju podatka koji kod bespilot-nih letjelica daje realniji prikaz stvarnog stanja na terenu spram klasične aerofoto-grametrije i satelitskih snimaka. Mala re-lativna visina leta kod mikro i mini bespi-lotnih letjelica eliminira utjecaj negativnih atmosferskih prilika kao što su oblaci ili slaba magla (gdje su satelitski snimak i kla-sična aerofotogrametrija vrlo osjetljivi) te omogućuje brzu reakciju i trenutno priku-pljanje podataka.

> 3. Specifičnosti bespilotnih letjelica za fotogrametrijska snimanja

Razvojem GNSS-a i INS-a, digitalnih kamera i samih bespilotnih letjelica te sve veće ekonomske opravdanosti, odabir mi-kro i mini kategorija bespilotnih letjelica (Tablica 1) postaje zanimljiv za fotograme-

trijske potrebe.Osnovni za-

htjevi koje bespilot-ne letjelice moraju zadovoljavati da bi se mogle koristiti za fotogrametrijsko snimanje su:

• m o g u ć n o s t izvođenja projekti-ranog plana leta s visokom točnošću,

• m o g u ć n o s t nosivosti opreme za snimanje i naviga-ciju,

• a u t o n o m i j a leta letjelice,

• smanjenje vi-

Kolarek M. (2010): Bespilotne letjelice za potrebe fotogrametrijeEkscentar, br. 12, str. 70-73

Page 3: » Mladen Kolarek - Srce

72

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

dozvola za izvođenje takvih letova.Nosivost dodatne opreme letjelice je

važan faktor u ostvarivanju letova za foto-grametrijske potrebe. Svaka mikro i mini kategorija bespilotnih letjelica ima vrlo restriktivne mogućnosti nosivosti upravo zbog svojih gabarita i mogućnosti koje mora pružiti. Vrlo je bitno olakšati letjelici dodatni teret uz zadržavanje svih potreb-nih mogućnosti navigacije i registracije snimaka. To omogućuje letjelici dužu au-tonomiju leta.

Dodatna oprema letjelice sadrži:• GPS i inercijalni sustav,• sustav stabilizacije kamere,• kameru.GPS i inercijalni sustavi poznati su već

duže vrijeme u geodeziji. Kao i u klasičnoj aerofotogrametriji oba sustava određuju trenutnu prostornu poziciju i prostorne nagibe uređaja. Kod samostalnog leta bes-pilotne letjelice uz navigaciju i registraciju pozicije snimka, inercijalni sustav služi i za osnovnu stabilizaciju letjelice. To zna-či da na osnovi podataka iz inercijalnog sustava, kontrolni sustav letjelice tijekom leta korigira sve nagibe dovodeći letjelicu u položaj blizak horizontalnom. Također, prilikom iznenadne pojave vjetra tijekom leta, a na osnovi podataka GPS-a i iner-cijalnog sustava, letjelica je u mogućnosti sama sebe korigirati, svladati probleme i nastaviti projektiranim planom leta.

Sustav stabilizacije kamere omoguću-je učvršćivanje kamere na letjelicu, sma-njenje vibracija uzrokovanih radom letjeli-ce te konstantan položaj kamere. Zajedno s inercijalnim sustavom, dodatno stabilizi-ra kameru po principima rada žiroskopa, odnosno smanjujući bilo kakve utjecaje vanjskih sila, dovodi bazu kamere do stro-go horizontalnog položaja. Kamera osim horizontalnog položaja vizurne osi može zadržati bilo koji nagib od vertikalnog do potpuno horizontalnog položaja (0°–90°). To svojstvo proširuje upotrebu bespilotnih letjelica u fotogrametrijske svrhe za sni-manje ne samo terena, već i za razna dru-ga snimanja objekata koji zauzimaju verti-kalan položaj u prostoru ili za panoramska

snimanja za promotivne svrhe (Slika 6).U počecima razvoja bespilotnih letje-

lica za fotogrametrijske svrhe kamere koje su se koristile za registraciju snimaka bile su analognog formata zapisa. Zbog svoje veličine i težine koristile su se amaterske kamere kojima su određeni parametri unutarnje orijentacije te su tako postale mjerne. Razvojem senzora koji omoguća-vaju digitalnu registraciju snimaka, u da-našnje vrijeme, klasične analogne kame-re zamijenjene su digitalnima. Međutim, određena svojstva kamera bitnih za foto-grametriju zadržana su iz doba analogne fotogrametrije.

Mjerne kamere, osim poznate unu-tarnje orijentacije, moraju biti dovoljno otporne na sve vanjske utjecaje. Pod tim se prvenstveno misli na konstrukcijske zahtjeve kamere koje moraju u različitim uvjetima (temperatura, atmosferski tlak, vlaga, vibracije i dr.) ostati nepromijenje-ne. Parametri unutarnje orijentacije kame-re određuju se pod kontroliranim uvjetima na kalibracijskom polju. Izvođenje leta je redovito različito od uvjeta prilikom kali-bracije tako da konstrukcija takvih kamera mora biti otporna na različite fizičke de-formacije tijela kamere i senzora. Svaka deformacija konstrukcije kamere rezultira promjenom parametara unutarnje orijen-tacije. Promijene su male, na razini par mikrometara, ali imaju veliki utjecaj na točnost rezultata dobivenih mjernim ka-merama. Kod bespilotnih letjelica kamere su obično smještene izvan tijela letjelice i često su nezaštićene od vanjskih utjecaja. Izbor kvalitetnih amaterskih kamera koje su male, lagane i posebno dizajnirane za mjernu upotrebu je nužan.

Uz navedenu opremu za fotogra-metrijsko snimanje, bespilotne letjelice moraju biti opremljene izvorom energi-je potrebnim za rad pogonskih motora i opreme te mogućnošću komunikacije sa zemaljskom upravljačkom stanicom. Ne-potrebno je napominjati da sva oprema mora biti što lakša i koristiti što manje energije za svoj rad, odnosno treba biti posebno dizajnirana za tu namjenu.

> 4. Razvoj bespilotnih letjelica za fotogrametrijske potrebe

Tijekom razvoja bilo je raznih poku-šaja izrade bespilotnih letjelica u mikro i mini kategoriji. Neke od njih izrađene su u obliku balona, cepelina, aviona, helikop-tera te raznim kombinacijama navedenih konstrukcija. Zbog posebnih zahtjeva koje moraju zadovoljiti letjelice za fotograme-trijske potrebe, najbolje su se pokazale konstrukcije u obliku aviona i helikoptera (Zongjian 2008). Jedino one omogućavaju izvođenje leta po unaprijed projektiranom

planu leta s visokom točnošću, vrlo su ot-porne na vanjske utjecaje i iznenadne si-tuacije tijekom leta te posjeduju dovoljnu autonomiju leta i nosivost opreme. Obje konstrukcije nastavile su razvoj unatoč ra-zlikama koje posjeduju.

Konstrukcije u obliku aviona vrlo su otporne na vanjske utjecaje, potrebna im je manja količina energije za let i veća im je nosivost. Loše strane avionske kon-strukcije letjelica su: smanjena točnost izvršenja projektiranog plana leta, brzina kojom lete je puno veća od konstrukcije helikoptera te potreba za uređenim uzlet-no-sletnim stazama u blizini objekta.

Konstrukcije u obliku helikoptera nude puno više mogućnosti upotrebe i trenutno su u prednosti nad konstrukcija-ma u obliku aviona. Posjeduju mogućnost statičnog održavanja leta te leta vrlo ma-lim brzinama, što rezultira vrlo visokom točnošću u izvršenju projektiranog plana leta. Manje su otporne na vanjske utjecaje tijekom leta, ali posredno upotrebom iner-cijalnih sustava kod navigacije, uspješ-no održavaju stabilnost letjelice. Teže se upravlja njima, manja im je autonomija leta i nosivost. Ipak, pokazalo se da posti-žu bolje rezultate od avionskih konstruk-cija i da su praktičnije za civilnu upotrebu.

Najzanimljiviji predstavnici kategorije konstrukcija letjelica u obliku helikoptera su umanjeni modeli klasičnih helikoptera s dvije elise poprečno postavljene (Slika 7).

U tijelu letjelice nalaze se uređaji za navigaciju i prijenos podataka telemetrije zajedno s benzinskim motorom. GPS-an-tena obično je postavljena na repu letjelice između dvije elise. Izvođenje leta preu-zeto je s klasičnih helikoptera te je daljnji razvoj bio usmjeren na povećanje nosivo-sti i autonomije leta letjelice. Trenutno je dosegnuta maksimalna nosivost dodatne opreme od čak 20 kg (Slika 8) što ovaj tip letjelica čini vrlo zanimljivim, ne samo za fotogrametrijska snimanja, gdje je jedina dodatna oprema digitalna kamera, već i za upotrebu ostalih senzora, kao što su: laserski skeneri, CCD kamere visoke re-zolucije, IR kamere, toplinske kamere i dr.

Slika 5. Programska podrška za pregled podataka telemetrije i kontrolu izvođenja leta (URL-2)

Slika 6. Panoramsko snimanje za promotivne svrhe (URL-5)

Kolarek M. (2010): Bespilotne letjelice za potrebe fotogrametrijeEkscentar, br. 12, str. 70-73

Page 4: » Mladen Kolarek - Srce

73

List studenata Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Drugi predstavnik iste kategorije je le-tjelica s četiri elise postavljene u istoj rav-nini, međusobno jednako udaljene u četiri različita smjera (Slika 9).

U sredini se nalazi tijelo letjelice sa svim potrebnim uređajima za navigaciju i stabilizaciju letjelice, prijenos podataka telemetrije te napajanje. Takav tip letjelice (eng. drone) za svoj let koristi električnu energiju koja pokreće četiri elektromoto-ra smještena ispod svake elise. Uređaj za navigaciju i stabilizaciju letjelice, zajedno s naprednom programskom podrškom, upravlja radom svakog elektromotora za-sebno. Na taj se način letjelica može vrlo precizno gibati u prostoru, okretati oko svoje vertikalne osi (praktična primjena je usmjeravanje kamere), stabilizirati uslijed nagle promjene vanjskih utjecaja te vrlo precizno izvesti unaprijed planirani let. Za razliku od helikoptera, ovaj tip letjelice ka-rakterizira vrlo lagano upravljanje zahva-ljujući konstrukciji s četiri elise koja je vrlo stabilna prilikom leta. Napredna program-ska podrška koja upravlja radom elektro-motora zajedno s GPS-om i inercijalnim sustavom automatski upravlja letom (eng. waypoint navigation) te detektira i isprav-lja svaku destabilizaciju letjelice.

Prvi model MD4-200 (2005. godina)

u idealnim uvjetima može podići do 200 grama uz autonomiju leta do 20 minuta. Dovoljno za učvršćivanje male amater-ske kamere koja može obaviti snimanje manjeg područja (slika 9). Drugi model, koji je trenutno u test fazi, jest MD4-1000 (2008. godina), koji uz mnoga poboljšanja u tehničkom smislu same letjelice posje-duje nosivost od 600 grama, uz autonomi-ju leta do 50 minuta (maksimalna nosivost je 1,2 kg, uz minimalnu autonomiju leta) (URL-5).

Vidljiv je ubrzan razvoj ovakvog tipa letjelice, usmjeren upravo na povećanje nosivosti dodatne opreme i na dužu auto-nomiju leta. Uz mogućnost vrlo preciznog leta, velike stabilnosti i laganog upravlja-nja, čini ovaj tip letjelice izglednim za ši-roku primjenu u fotogrametriji.

Ovdje je vrlo važno napomenuti i tre-nutni izazov potpuno samostalnog leta letjelice na kojem vodeće znanstvene in-stitucije trenutno intenzivno rade. Drugim riječima, kada se letjelica nalazi u zraku i samostalno izvodi unaprijed planirani let, ona ne prepoznaje fizičke zapreke ili izne-nadne situacije koje joj se mogu naći na putu. Pri tome vrlo je važna uloga opera-tera da prije samoga izvođenja leta nepo-sredno na terenu planira let uzimajući u obzir sve zapreke koje su u prostoru statič-ne (visoka vegetacija, vodovi dalekovoda, antene te razni visoki objekti u urbanim područjima). Tijekom izvođenja leta ope-rater ima potpuni nadzor nad letjelicom u slučaju iznenadne pojave prepreke (ptice, druge letjelice, iznenadne promjene vanj-skih uvjeta) te na vrijeme preuzima kon-trolu nad letjelicom. Također, ukoliko se pojavi situacija kada letjelica izgubi ko-munikaciju sa zemaljskom upravljačkom stanicom ili kvara na nekom od uređaja u samoj letjelici, ona mora biti sposobna trenutno reagirati, obustaviti izvođenje leta i sigurno se spustiti na za to predvi-đeno mjesto. Stoga je trenutni razvoj mi-kro i mini kategorije bespilotnih letjelica usmjeren prema potpuno samostalnom upravljanju letjelicom, odnosno uočava-nju, prepoznavanju i izbjegavanju fizičkih prepreka koje se mogu pojaviti tijekom leta.

> 5. ZaključakOpćeniti razvoj tehnologije, a pod

time se misli na razvoj digitalnih kamera srednjeg formata za fotogrametrijske po-trebe (njihove sve veće rezolucije senzo-ra i manjih dimenzija), razvoj GNSS-a i inercijalnih sustava, daljinskog prijenosa podataka, programske podrške te samih letjelica, omogućit će sve veću komerci-jalnu upotrebu bespilotnih letjelica i pro-širiti područja djelovanja. Veća nosivost

letjelica, duža autonomija leta te potpuno samostalno upravljanje letom proširuje mogućnosti upotrebe letjelica, ne samo za fotogrametrijske potrebe, već općenito na sve metode daljinskih istraživanja. U tije-ku su vrlo zanimljivi istraživački projekti koji se bave razvojem pojedinih područja primjene bespilotnih letjelica. Za izdvo-jiti je projekt pod vodstvom ETH Zürich – muFly project (URL-6) kojem je cilj na-praviti funkcionalnu letjelicu sposobnu za potpuno samostalan let i prikupljanje in-formacija o objektima kao što su: zgrade, podzemne željeznice i garaže, rudnici i dr.

Budućnost upotrebe bespilotnih le-tjelica za civilne svrhe zasigurno postoji, a razvoj tehnologije i sve povoljniji omjer uloženog i dobivenog pridonijeti će vrlo skoro sve široj upotrebi letjelica i u foto-grametriji.

> Literatura » Bendea, H., Chiabrando, F., Tonolo,

G. F., Marenchino, F. (2007): Mapping of archaeological areas using a low-cost UAV, XXI International CIPA Symposium, Athens, Greece. » Böhler, W., Heinz, G. (1999):

Documentation, surveying, photogrammetry, XVII CIPA Symposium, Recife, Brasil. » Eisenbeiss, H. (2004): A mini

unmanned aerial vehicle (UAV): system overview and image acquisition, International workshop on »Processing and visualization using high-resolution imagery«, Pitsanuloh, Thailand. » Eisenbeiss, H. (2008): UAV

Photogrammetry, International Summer School: »3D modeling in archaeology and cultural heritage«. » Gruen, A. (2008): Satellite and aerial

photogrammetry, International Summer School: »3D modeling in archaeology and cultural heritage«. » Zongjian, L. (2008): UAV for mapping

– low altitude photogrammetry survey, The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Vol. XXXVII, Part B1, Beijing. » URL-1: Unmanned Aerial Vehicle

Systems Association, http://www.uavs.org/ (04.08.2009.). » URL-2: WeControl AG, http://www.

wecontrol.ch/ (04.08.2009.). » URL-3: SURVEY Copter, http://www.

surveycopter.fr/ (05.08.2009.). » URL-4: Aeroscout GmbH, http://www.

aeroscout.ch/ (05.08.2009.). » URL-5: Microdrones GmbH, http://

www.microdrones.com/ (07.08.2009.). » URL-6: ETH Zürich – muFly project,

http://www.mufly.ethz.ch/ (07.08.2009.).

Slika 7. Bespilotna letjelica tvrtke Surveycopter (URL- 3)

Slika 8. Bespilotna letjelica tvrtke Aeroscout i laser-ski skener tvrtke Riegl (URL- 4)

Slika 9. Bespilotna letjelica tvrtke Microdrones MD4-200 (URL-5)

Kolarek M. (2010): Bespilotne letjelice za potrebe fotogrametrijeEkscentar, br. 12, str. 70-73

E